钢的合金化原理
奥氏体系不锈钢及其热处理工艺
奥氏体系不锈钢及其热处理工艺目录奥氏体系不锈钢及其热处理工艺奥氏体系不锈钢及其热处理工艺1、奥氏体不锈钢（一）奥氏体不锈钢成分奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
奥氏体不锈钢在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。
由于奥氏体不锈钢具有优良的性能和特点，使其越来越受到重视和应用，特别是在核电设备的制造生产中，更是被应用于制造重要、关键的零部件。
此类钢除耐氧化性酸介质侵蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的侵蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，便可显著提高其耐晶间侵蚀机能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合机能，在各行各业中获得了广泛的应用。
以上是奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份比较表1奥氏体系不锈钢及其热处理工艺奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份对照表1（二）奥氏体不锈钢合金化原理提高钢耐蚀性的方法很多，如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。
但是利用合金化方法，提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一，其原理及方法如下：1.加入合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。
一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。
由于Ni较缺，Si的大量加入会使钢变脆，因此，只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。
2.插手合金元素使钢(不锈钢)的表面构成一层稳定的、完整的与钢的基奥氏体系不锈钢及其热处理工艺体结合牢固的钝化膜。
金属耐腐蚀合金化原理
第五章耐腐蚀金属材料§5-1金属耐腐蚀合金化原理工业上所用的金属材料中，纯金属并不多，应用较多的因此是铁、铜、镍、钛、铝、镁等各种金属的合金。
本节讨论如何通过合金化和热处理等途径，从成分和组织上使合金具有高的耐蚀性，并表明其作用原理。
一、提高金属的热力学稳定性以热力学稳定性高的元素进行合金化，向不耐蚀的合金中进进热力学稳定性高的合金元素进行合金化，可在合金表层形成由贵金属组元组成的连续保卫层，提高其耐蚀性。
例如，铜中加金，镍中加铜，铬中加镍等。
然而其应用是有限的。
因为，一方面要虚耗大量的贵金属，经济上珍贵；另一方面，由于合金组元在固态中的溶解度是有限的，许多合金要获得具有多组元的单一固溶体是对照困难的。
二、落低阴极活性在阴极操纵的金属腐蚀中，可用进一步加强阴极极化的方式来落低腐蚀速度。
如金属在酸中的活性溶解就能够用落低阴极活性的方法减少腐蚀。
具体方法是：1．减小金属或合金中的活性阴极面积金属或合金在酸中腐蚀时，阴极析氢过程优先在氢超电压低的阴极相或夹杂物上进行。
假如减少合金中的阴极相或夹杂物，减小了活性阴极面积，增加了阴极极化电流密度，增加阴极极化程度，阻碍阴极过程的进行，提高耐蚀性。
例如，当铝中铁含量减少时，其在盐酸中的耐蚀性提高，如P128图1。
这是由于铁能形成阴极相。
关于阴极操纵的腐蚀过程，采纳固溶处理获得单相固溶体组织，可提高耐蚀性。
反之，退火或时效处理落低其耐蚀性。
2．进进氢超电压高的元素进进氢超电压高的元素，可提高阴极析氢超电压，显著落低合金在酸中的腐蚀速度。
但它只适用于不产生钝化的析氢腐蚀。
如金属在非氧化性或氧化性低的酸中的活性溶解过程。
例如，在锌中含有铁、铜等电位较高的金属杂质时，进进氢超电压高的镉、汞，可使锌在酸中腐蚀速度显著落低。
又如，在含有较多杂质铁的工业纯镁中，添加0.5-1%锰可大大落低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度，这是由于锰比铁高得多的析氢超电压之故。
三、落低合金的阳极活性用合金化的方法落低合金的阳极活性，尤其是用提高合金钝性的方法阻碍阳极过程的进行，可提高合金的耐蚀性，它是一种最有效、应用最广泛的措施。
精炼与合金化的原理和方法
THANKS
铸造合金化法
原理
铸造合金化法是一种通过在熔融金属中加入合金元素，通过控制熔炼工艺和凝固过程，使 合金元素在凝固过程中充分扩散和均匀分布，形成具有优异性能的铸造合金的方法。
特点
铸造合金化法具有制备工艺简单、成本低廉、适合大规模生产等优点，同时还可以通过控 制合金元素的种类和含量来调控铸造合金的性能。
材料复合化
精炼和合金化技术可以用于制备复合材料，将不 同性质的材料结合在一起，以获得优异的综合性 能。
在工业生产中的应用
01
02
03
制造高品质产品
精炼和合金化技术可以提 高产品的质量和可靠性， 如汽车零部件、航空航天 器和电子产品等。
节能减排
精炼和合金化技术可以用 于制造高效节能的设备和 系统，如高效电机、热能 回收系统和环保设备等。
过程
合金化过程通常包括熔炼、浇注、冷 却和热处理等步骤，以实现元素的均 匀分布和析出，获得理想的组织和性 能。
合金的分类
01
按组成元素数量
可分为二元合金、三元合金和 多元合金。
02
按结构类型
可分为晶体合金、非晶体合金 和准晶体合金。
03
按用途
可分为结构合金、工具合金、 特殊功能合金等。
03
精炼的方法
真空精炼法
03
原理
方法
应用
利用真空环境降低气体分压，从而去除熔 体中的气体杂质。
真空熔炼、真空感应熔炼、真空电弧熔炼 等。
适用于高纯度金属和合金的制备，如高温 合金、精密合金等。
熔融精炼法
原理
通过加入适量的熔剂，与熔体中的杂质发生化学反应 ，生成不溶于熔体的化合物，从而去除杂质。
方法
《金属材料学》各章小结
图1 钢合金化原理、主线、核心和设计思路2、结构钢复习小结表1 典型结构钢的特点、应用及演变横向图2 材料成分、工艺、组织、性能间的关系3、合金工具钢复习小结表2 典型工具钢的特点、应用及演变图2 铸铁成分、工艺、组织、性能关系图3 铝合金分类和性能特点总复习提要一、主线、核心和“思想”主线：零件服役条件→技术要求→选择材料→强化工艺→组织结构→最终性能→应用、失效。
寻求最佳方案，充分发掘材料潜力。
（1）同一零件可用不同材料及相应工艺。
例：调质钢符合淬透性原则可代用，柴油机连杆螺栓可用40Cr调质，也可用15MnVB；工模具钢，CrWMn、9SiCr、9Mn2V等钢在有些情况下也可考虑代用。
（2）同一材料，可采用不同的强化工艺。
例：60Si2Mn，有常规中温回火，也可等温淬火；T10钢，淬火方法有水、水-油、分级等。
根据不同零件的服役条件，考虑改进工艺，以达到提高零件寿命的目的。
强化工艺不同，组织有所不同，但都能满足零件的性能要求。
通过分析、试验，可得到最佳的强化工艺。
考虑问题不可呆板、机械、照搬书本，不要认为中C就是调质，低合金超高强度钢就是用低温回火工艺。
弹簧钢就是中温回火?其实，60Si2Mn有时也可用作模具。
某些低合金工具钢也可做主轴，GCr15也可制作量具、模具等。
要学活，思路要宽。
提出独特见解，怎样才能做到?核心：核心是合金化基本原理。
这是材料强韧化矛盾的主要因素，要真正理解“合金元素的作用，主要不在于本身的固溶强化，而在于对合金材料相变过程的影响，而良好的作用只有在合适的处理条件下才能得到体现。
”应该主要从强化机理和相变过程两个方面来考虑。
掌握了合金元素的作用，才能更好地理解各类钢的设计与发展，才能更好地采用热处理等强化工艺。
从钢厂出来，钢成分已定。
如何在这基础上充分优化材料的使用性能，关键就在于热处理等处理工艺。
企业中的许多问题都是因为在材料的加工过程中的工艺存在问题。
总结一下常用合金元素的作用、表现是很有必要的。
炼钢基本原理
炼钢基本原理
炼钢是利用高温熔化铁矿石和脱除杂质的方法来生产高质量的钢材。
其基本原理包括清洁炼铁、脱硫脱磷、合金化和调质四个步骤。
清洁炼铁阶段主要目的是去除炼铁过程中产生的杂质，如硫、磷、钒、钨等。
通过加入氧化剂，如生铁、氧化亚铁或二氧化碳气体，使铁矿石中的杂质得以氧化，从而更容易被去除。
脱硫脱磷的过程主要依靠高温下的还原反应。
在加入适量的脱硫剂和脱磷剂的情况下，通过高温还原反应使硫和磷元素转移到熔渣中，从而实现脱除杂质的目的。
合金化是为了调整钢材的成分以满足特定要求。
在这一步骤中，需要加入适量的合金元素，如镍、钴、铬、钒等，来改变钢的性能和组织结构。
调质是通过控制冷处理过程中的工艺参数，使钢材达到期望的硬度和韧性。
常见的调质方法包括淬火和回火。
淬火过程中，钢材迅速冷却以产生硬质组织；而回火则是通过加热和保温过程来降低钢材的硬度和增加韧性。
通过这些基本原理，炼钢过程中的铁矿石和其他原料被转化为高质量的钢材。
不同的炼钢工艺会根据需要调整以上步骤的参数和顺序，以得到不同性能和用途的钢材。
合金化作用
合金化作用合金化作用是指将两种或两种以上的金属或者金属与非金属元素混合在一起，通过特定的加热和冷却过程，使其形成一种新的材料。
合金化作用不仅可以改变材料的物理和化学性质，还可以提高材料的强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性等特性。
本文将探讨合金化作用的原理、应用和影响。
合金化作用是基于金属原子之间的固溶原理。
当两种或两种以上的金属原子混合在一起时，它们之间形成了一个晶格结构。
这个晶格结构能够有效地阻止原子的移动，并提供了额外的电子层，从而增加了材料的硬度和强度。
此外，合金化作用还能够改变晶格的尺寸和形状，从而影响材料的导电性、热传导性和磁性等特性。
合金化作用在工业和科学研究领域有着广泛的应用。
首先，合金化作用可以用来改善金属材料的性能。
例如，钢是一种由铁、碳和其他元素组成的合金，通过调整合金中碳的含量，可以获得不同强度和硬度的钢材。
此外，合金化作用还可以用来改善材料的耐腐蚀性能。
例如，不锈钢是一种由铁、铬和其他元素组成的合金，具有出色的耐腐蚀性能，可广泛应用于制造厨具和化工设备等领域。
合金化作用还可以用来改变材料的热处理性能。
热处理是指通过加热和冷却等过程，改变材料的晶格结构和性能。
合金化作用可以通过调整合金中的元素含量和加热温度，来控制材料的晶格结构和相变行为。
例如，铝合金是一种常见的合金材料，通过合金化作用可以获得良好的热处理性能，用于制造飞机和汽车等领域。
合金化作用还可以用来改变材料的电学和磁学性能。
通过合金化作用，可以调整材料中的电子结构和磁性原子的分布，从而影响材料的导电性、磁性和电磁性能。
例如，铁镍合金是一种具有良好磁性和磁记忆效应的合金材料，广泛应用于制造磁头和磁记录介质等领域。
合金化作用对材料性能的影响主要取决于合金中各元素的含量和相互作用。
通过调整合金中元素的含量和比例，可以获得不同性能的合金材料。
此外，合金化作用还受到加热和冷却过程的影响。
不同的加热温度和冷却速率会导致不同的晶格结构和相变行为，从而影响材料的性能。
金属材料学
备课笔记绪论一、本课程主要内容金属材料可分为五类，即钢铁材料、非铁金属材料、金属功能材料、金属间化合物材料和金属基复合材料，本课程学习前两类金属材料，其余的金属材料在别的课程中学习。
1、钢铁材料(1)合金化原理①合金元素在钢中与Fe，C的相互作用。
②合金元素在相变中的作用。
(2)各类钢铁材料2、非铁金属材料介绍铜合金、铝合金、镁合金、钛合金的特点及应用。
二、研究思路使用条件→性能要求→组织结构→化学成分↑生产工艺1、化学成分：碳含量；合金元素种类及含量。
2、生产工艺：(1) 材料生产的全过程。
(2) 不同钢种生产过程中的特殊问题。
如工程结构钢的带状组织，轴承钢的夹杂物，高碳钢的碳化物不均匀性等。
(3) 不同钢种的热处理特点。
不同的合金元素，对淬火加热温度、冷却方式、回火温度、回火冷却方式等热处理工艺制度的不同影响。
3、金属材料的性能金属材料，尤其是钢铁材料，之所以对人类文明发挥那样重要的作用，一方面是由于它本身具有比其它材料远为优越的性能；另一方面是由于它那始终孕育着在性能方面以及数量、质量方面的巨大潜在能力，能随着日益增长的要求，不断更新、发展。
(1) 使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。
①力学性能：如强度、塑性、韧性等。
②化学性能：如抗腐蚀、抗氧化等。
③物理性能：如电磁性能等。
(2) 工艺性能：金属材料适应实际生产工艺要求的能力。
主要包括：铸造性；锻造性；深冲性；冷弯性；切削性；淬透性；焊接性等。
如建造九江长江大桥15MnVN钢的焊接性。
使用性能是保证能不能使用，而工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。
两者既有联系又有不同，有时是一致的，有时互相矛盾。
例如，一些要求高强度、高硬度、耐高温的材料，常给铸造、压力加工、机械加工带来困难，有时甚至否定材料。
因此，一方面需要改进加工工具或加工制作方法，另一方面要改善材料的工艺性能。
如含铜时效钢06MnNiCuNb，用于制造大型舰船，采用厚板焊接，要求淬透性好，强韧性好，可焊性好，采用低碳加铜时效。
材料科学中的合金化原理
材料科学中的合金化原理合金是材料科学中一个很重要的概念，它是由两种或两种以上的金属或非金属元素通过熔炼、混合、固化等工艺加工而制成的一种金属材料。
合金化是指在原材料中加入其他元素或化合物，以改变其晶体结构和化学成分，从而达到改善其某些物理和化学性质的目的。
合金化在材料工程中扮演了至关重要的角色。
为什么要合金化？材料的性质是由其晶体结构和原子排列方式决定的。
材料在合金化后，新的元素会加入到原材料中，新的化学键将被形成。
新形成的界面区域将产生不同的化学和物理性质，从而改变材料的性质。
这些性质包括机械、热、电、化学等方面的性质。
例如，化合物Ni3Al具有高熔点、耐腐蚀、耐热性等优良性能，因此已成为高强、高温合金的重要材料。
而钢铁中添加一定量的锰元素可以提高钢的硬度和抗磨性。
合金化的原理合金化的原理即为在材料中添加元素以形成固溶体、间隙化合物、化合物和二元、三元等复合材料。
因此，合金化的主要原理是：1. 固溶体形成原理：将一种金属中加入其他金属或非金属元素，这些元素与金属元素原子混杂在一起，形成固溶体。
固溶体中的原子分散均匀，成为一种性能不同于纯金属的材料。
2. 间隙化合物原理：某些元素在金属晶格中并不能与金属原子形成固溶体，而只能填充到空隙中，形成间隙化合物。
其性质因而与晶格结构、元素组成、空隙大小有关。
3. 化合物原理：两种及两种以上元素共晶或反应，形成新的化合物。
化合物的晶体结构和性能与其元素原子数、原子大小、化学键性质等密切相关。
4. 复合材料原理：在材料中添加多种元素，让其中的元素进行复杂的交互作用形成各种不同的化合物或相，生成具有新性能的复合材料。
如何选择合金化元素？合金化元素的选择取决于所需性能和其它要求。
通常根据所选用的金属元素在晶格中的分布情况，将元素分类为替代元素、插入元素和交换元素。
替代元素是指替换主体元素所占的位置；插入元素则是插在主体元素的空位中；交换元素则是占据晶体相邻原子的位置。
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钢的合金化原理1 合金化原理 (2)主要内容： (2)1.1 碳钢概论 (3)一、碳钢中的常存杂质 (3)二、碳钢的分类 (3)三、碳钢的用途 (4)1.2 钢的合金化原理 (4)一、合金元素的存在形式※ (4)二、合金元素与铁和碳的相互作用及其对γ层错能的影响................................. 错误!未定义书签。
三、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 (6)四、合金元素对钢的热处理的影响 (7)五、合金元素对钢性能的影响 (8)1.3 合金钢的分类 (9)1 合金化原理主要内容：概念：⑴合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
⑵杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。
⑶碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。
⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
①低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。
②中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。
③高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。
④微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论一、碳钢中的常存杂质1.锰（Mn ）和硅（Si ）％<0.8％①固溶强化②形成高熔点MnS夹杂物（塑性夹杂物），⑴Mn：WMn减少钢的热脆（高温晶界熔化，脆性↑）⑵Si：W％<0.5％①固溶强化②形成SiO2脆性夹杂物，Si⑶Mn和Si是有益杂质，但夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。
2．硫（S）和磷（P）⑴S：在固态铁中的溶解度极小， S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。
发生热脆 (裂)。
⑵P：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。
磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
⑶S和P是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。
3．氮（N）、氢（H）、氧（O）⑴N：在α-铁中可溶解，含过饱和N的钢析出氮化物—机械时效或应变时效（经变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变）。
N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。
⑵H：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。
⑶O：在钢中形成硅酸盐（2MnO•SiO2、MnO•SiO2）或复合氧化物（MgO•Al2O3、MnO•Al2O3）。
⑷N、H、O是有害杂质。
二、碳钢的分类1．按钢中的碳含量⑴按Fe-Fe3C相图分类：亚共析钢，共析钢（Wc=0.77% ）；过共析钢⑵※按钢中碳含量的多少分类：低碳钢：w c ≤0.25% ；中碳钢：0.25%＜w c≤0.6% ；高碳钢：w c＞0.6%2．按钢的质量（品质），碳钢可分为①普通碳素钢②优质碳素钢③高级优质碳素钢④特级优质碳素钢3．按钢的用途分类，碳钢可分为※⑴碳素结构钢：主要用于各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。
也可用于不太重要的机件。
⑵优质碳素结构钢：主要用于制造各种机器零件，如轴、齿轮、弹簧、连杆等。
⑶碳素工具钢：主要用于制造各种工具，如刃具、模具、量具等。
⑷一般工程用铸造碳素钢：主要用于制造形状复杂且需一定强度、塑性和韧性零件。
4．按钢冶炼时的脱氧程度分类，可分为⑴沸腾钢（脱氧不彻底）代号为F。
⑵镇静钢（脱氧彻底）代号为Z。
⑶半镇静钢（脱氧程度介于F与Z之间），代号为b。
⑷特殊镇静钢：指进行特殊脱氧的钢，代号为TZ。
三、碳钢的用途1-普通碳素结构钢（※不经热处理）⑴主要用于一般工程结构和普通零件⑵热轧后空冷是这类钢通常的供货状态⑶普通碳素结构钢的牌号表示方法：由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分组成例：※Q235A、Q235B、Q2552-优质碳素结构钢（亚共析钢或共析钢，一般经热处理）⑴用于较为重要的机械零件⑵供货状态可以是热轧后空冷，也可以是退火、正火等状态，⑶牌号一般用两位数字表示：※20钢、45钢、08F、10F、15F、20q、16MnR、①优质碳素结构钢中有三个钢号是沸腾钢，它们是08F、10F、15F。
半镇静钢标“b”，镇静钢一般不标符号。
②高级优质碳素结构钢在牌号后加符号“A”，特级碳素结构钢加符号“E”。
③专用优质碳素结构钢：※20g⑷按含锰量的不同，分为普通含锰量和较高含锰量两组。
※如15Mn 、45Mn等。
（Mn为加进去的合金元素，但含量处于杂质与低合金钢中的合金元素之间）注意：这类钢仍属于优质碳素结构钢，不要和低合金高强度结构钢混淆。
3-碳素工具钢（经热处理）⑴主要用于制作各种小型工具。
可进行淬火、低温回火处理获得高的硬度和高耐磨性。
⑵牌号一般用标志性符号“T”※例T12，T8含C量分别为1.2％与0.8％；读法：碳12，碳8；⑶含锰碳素工具钢中锰的质量分数可扩大到0.6%，这时，在牌号的尾部标以Mn，如T8Mn，T8MnA。
⑷T7，T8，T9……T13（※随C↑，硬度↑耐磨性↑，韧性↓）：T7，T8承受一定冲击韧性，如木工用斧、钳工用凿子等；而T12，T13硬度及耐磨性最高，但韧性最差不承受冲击韧性，如锉刀、铲刮刀等，4-一般工程用铸造碳素钢⑴其碳含量一般小于0.65%。
⑵牌号用符号“ZG”如ZG340-640表示其屈服强度不小于340MPa，抗拉强度不低于640MPa的铸钢。
1.2 钢的合金化原理一、合金元素的存在形式※1．形成铁基固溶体⑴形成铁基置换固溶体：①Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可与Fe形成无限固溶体。
其中Ni、Co和Mn形成以γ-Fe为基的无限固溶体，Cr和V形成以α-Fe为基的无限固溶体。
②Mo和W只能形成较宽溶解度的有限固溶体。
如α-Fe(Mo)和α-Fe(W)等。
③Nb、Ti只能形成具有较窄溶解度的有限固溶体；⑵形成铁基间隙固溶体间隙原子的溶解度随间隙原子尺寸的减小而增加，即按B、C、N、O、H的顺序而增加：对α-Fe，间隙原子优先占据的位置是八面体间隙；对γ-Fe，间隙原子优先占据的位置是八面体或四面体间隙。
2．合金元素与碳的相互作用⑴形成碳化物①碳化物形成元素：Fe、Mn、Cr、W、Mo、V、Nb、Ti等。
碳化物是钢中主要的强化相。
碳化物形成元素均位于Fe的左侧。
②非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等，与碳不能形成碳化物，但可固溶于Fe形成固溶体，或形成其它化合物，如氮化物等。
非碳化物形成元素均处于周期表Fe的右侧。
③碳化物的特性：ⅰ硬度大、熔点高（可高达3000℃），分解温度高（可达1200℃）；ⅱ具有明显的金属特性；ⅲ可以溶入各类金属原子，呈缺位溶入固溶体形式，如：Fe3W3C、Fe4W2C、Fe3Mo3C等。
⑵Me对固溶体中碳活度及扩散系数的影响①活度：ⅰ碳化物形成元素增加固溶体中碳与合金元素之间的结合力，降低其活度。
ⅱ非碳化物形成元素，相反将“推开”碳原子，提高其活动性，即增加碳的活度ⅲ应用：在研究碳化物、氮化物和碳、氮化合物在奥氏体中的溶解和冷却时它们从固溶体中的析出，以及热处理过程中元素在各相间的再分配这些问题时，具重要意义②扩散激活能和扩散系数：ⅰ碳化物形成元素：提高了C在A中结合力，因而使扩散激活能升高扩散系数下降。
（如Cr、Mo和W等）ⅱ非碳化物形成元素：降低了C在A中的结合力，因而使扩散激活能下降，扩散系数升高。
（如Ni、Co）ⅲ需要指出的是Si是个例外（Si虽提高C的活度，但同时降低了Fe原子的活动性）ⅳ总之，合金元素与碳的相互作用具有重大的实际意义: 它关系到所形成的碳化物的种类、性质和在钢中的分布。
同时对钢的热处理亦有较大的影响，如奥氏体化温度和时间，奥氏体晶粒的长大等。
3．合金元素对奥氏体层错能的影响⑴层错能：晶体中形成层错时增加的能量。
⑵层错能越低，越有利于位错扩展和形成层错，使滑移困难，导致钢的加工硬化趋势增大。
⑶举例：高Mn钢和高Ni钢都是奥氏体型钢，但加工硬化趋势相差很大。
①※高Ni钢易于变形加工， Ni、Cu和C等元素使奥氏体层错能提高。
②※高Mn钢则难于变形加工， Mn、Cr则降低奥氏体的层错能。
三、合金元素对Fe-Fe3C相图的影响1．合金元素对奥氏体、铁素体区存在范围的影响⑴扩大γ相区的合金元素(如Ni、Co、Mn等)均扩大铁碳相图中奥氏体存在的区域。
⑵缩小γ相区的合金元素(如Cr、W、Mo、V、Ti、Si等)均缩小铁碳相图中奥氏体存在的区域。
2．合金元素对Fe-Fe3C相图共析点S的影响⑴Me对共析转变温度的影响①扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；②缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。
⑵Me对共析点（S）成分的影响①几乎所有合金元素都使S点（图1-9）碳含量降低，尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。
②共晶点E的碳含量也随合金元素增加而降低。
③合金元素使得S与E点左移四、合金元素对钢的热处理的影响1．Me对钢加热时奥氏体形成过程的影响原因：①合金元素的加入改变了临界点的温度、S点的位置和碳在奥氏体中的溶解度，使奥氏体形成的温度条件和碳浓度条件发生了变化；②由于奥氏体的形成是一个扩散过程，合金元素原子不仅本身扩散困难，而且还将影响铁和碳原子的扩散，从而影响奥氏体化过程。
奥氏体形成过程：①奥氏体的形核②奥氏体的长大③渗碳体的溶解④奥氏体成分均匀化⑴Me对奥氏体形成速度的影响①奥氏体的形成速度取决于奥氏体晶核的形成和长大，两者都与碳的扩散有关。
ⅰ非碳化物形成元素Co和Ni等提高碳在奥氏体中的扩散速度，增大奥氏体的形成速度。
ⅱ强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等与碳的亲和力较大，显著妨碍碳在奥氏体中的扩散，大大减慢了奥氏体的形成速度。
②碳化物的溶解：稳定性高的碳化物，要求其分解并溶入奥氏体中，必须提高加热温度，甚至超过其平衡临界点几十或几百度。
③奥氏体的成分均匀化：由于碳化物的不断溶入，不均匀程度更加严重。
要使奥氏体成分均匀化，碳和合金元素均需扩散。
④注意：由于合金元素的扩散很缓慢，因此对合金钢应采取较高的加热温度和较长的保温时间，以得到比较均匀的奥氏体，从而充分发挥合金元素的作用。
但对需要具有较多未溶碳化物的合金工具钢，则不应采用过高的加热温度和过长的保温时间。
⑵Me对奥氏体晶粒长大倾向的影响原因：合金元素形成的碳化物在高温下越稳定，越不易溶入奥氏体中，能阻碍晶界长大，显著细化晶粒。
①Ti、Nb、V等强烈阻止奥氏体晶粒长大，Al在钢中易形成高熔点AlN、Al2O3细质点，也能强烈阻止晶粒长大；②W、Mo、Cr等阻碍奥氏体晶粒长大的作用中等；③Ni、Si、Co、Cu等阻碍奥氏体晶粒长大的作用轻微；④Mn、P、B则有助于奥氏体的晶粒长大。